матеріал 3

125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1

Матеріал

Урок №125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1


Очікувані результати навчання:
  • формулює самостійно або у співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1]
  • здійснює самостійно або у співпраці з іншими дослідження, фіксує результати [12 ПРО 1.4.2]
  • виявляє ціннісне ставлення до набутих дослідницьких навичок для пізнання природи [12ПРО 1.6.3]
  • планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
  • установлює та обґрунтовує самостійно або у співпраці з іншими взаємозв’язки між природними, техногенними об’єктами, закономірності явищ природи [12 ПРО 3.3.1]
  • розробляє самостійно або у співпраці з іншими стратегії ефективного розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 4.3.1]

Мета уроку: сприяти формуванню в учнів екологічної, природничої та математичної компетентностей через дослідження впливу побутових звичок на споживання енергії та ресурсів; формувати вміння аналізувати, обчислювати, аргументувати особисті дії щодо енергозбереження; виховувати свідоме ставлення до ресурсів, сприяти розвитку критичного мислення та відповідального вибору.

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

  • 12. Відповідальне споживання
  • 13. Боротьба зі зміною клімату

Ключові слова:  шкала електромагнітних хвиль, частота електромагнітної хвилі, довжина електромагнітної хвилі, енергія електромагнітної хвилі, ультрафіолетове випромінювання (УФ-А, УФ-В, УФ-С), інтенсивність ультрафіолетового випромінювання.

План уроку:
  • 1. Мотивація
  • 2. Теоретичний блок (енергозбереження та енергоефективність)
  • 3. Практичний блок
  • 4. Попрактикуй самостійно
  • 5. Рефлексія
Очікувані результати для вчителя:
  • учні розрізняють поняття енергозбереження та енергоефективність, наводить приклади до кожного з них.
  • учні розуміють важливість енергозбереження для довкілля, економіки та особистого бюджету.
  • учні пояснюють як побутові звички впливають на споживання електроенергії та води.
  • учні встановлюють зв’язки між власною поведінкою та можливістю збереження ресурсів.
  • учні наводять приклади простих дій з енергозбереження вдома, у школі та громаді.
  • учні аналізують приклади марного використання енергії в побуті та пропонує шляхи їх усунення.
Очікувані результати для учнівства:
  • розрізняє поняття енергозбереження та енергоефективність, наводить приклади до кожного з них.
  • розуміє важливість енергозбереження для довкілля, економіки та особистого бюджету.
  • пояснює як побутові звички впливають на споживання електроенергії та води.
  • встановлює зв’язки між власною поведінкою та можливістю збереження ресурсів.
  • наводить приклади простих дій з енергозбереження вдома, у школі та громаді.
  • аналізує приклади марного використання енергії в побуті та пропонує шляхи їх усунення.

1. Мотивація:

Тривалість: до 3 хв.

  1. Який побутовий прилад у твоїй родині “з’їдає” найбільше електроенергії?
    Чи можеш ти щось із цим зробити?
  2. Які твої три особисті звички прямо впливають на споживання енергії?

Посилання на відео джерела:

Відео

Відео

Відео


2. Теоретичний блок (енергозбереження та енергоефективність)

Тривалість: до 7 хв.
Донесіть учням інформацію в чому важливість енергозбереження та енергоефективності, чому це досить важливо саме зараз, в час розвитку технології.
Учням потрібно чітко пояснити різницю між енергозбереженням та енергоефективністю. Приведіть декілька прикладві, що діти зрозуміли відмінності.
Акцентуйте на цілях сталого розвитку, а саме: відповідальне споживання та виробництво.
На цьому уроці більшість матеріалу відноситься саме до енергозбереження, але це не значить, що ви не можете обговорити і енергоефективність.

Використання енергетичних ресурсів і енергозберігаючі технології ось уже кілька десятиліть залишаються надзвичайно актуальними. І це не просто данина моді, а дійсно вимога часу, особливо важлива на тлі постійного зростання вартості енергоресурсів та масованих терористичних атак на об’єкти енергетичної інфраструктури нашої країни.

Перше, що спадає на думку при слові «енергозбереження» це обмеження споживання енергетичних ресурсів. І це так і є, енергозбереження — це сукупність дій, спрямованих на зменшення споживання енергії шляхом усвідомленого обмеження її використання, зміни звичок або відмови від непотрібного використання енергії. Але крім поняття «енергозбереження» існує також інше поняття – «енергоефективність». Остання, на відміну від енергозбереження, фокусується не на економії енергоспоживання, а на його оптимальному використанні.
Енергоефективність – це раціональне споживання усіх енергетичних ресурсів спрямоване на зменшення їх використання і при цьому забезпечення домогосподарств та технологічних процесів тією ж кількістю енергії і таким же рівнем комфорту.

Інакше кажучи, енергоефективність – це розсудливе та доцільне використання енергетичних запасів (природного газу, річкової і морської води, вітру, нафти, вугілля, тощо), не відмовляючи собі в звичних зручностях, таких як тепло, освітлення чи приготування їжі. І водночас, це спосіб зменшити викиди шкідливих парникових газів за рахунок скорочення виробництва енергії. Адже менше виробництво енергії означає менше забруднення та менше руйнування природного середовища.

Підвищення енергоефективності та раціональне використання наявних енергетичних ресурсів – це також реальне джерело заощаджень. Адже чим менше енергії ми витрачаємо, тим меншу суму сплачуємо.


3. Практичний блок:

Тривалість: до 22 хв.

У практичній частині приклади максимально пов’язані з життєвими ситуаціями, обговоріть ці ситуації з учнями. Буде чудово, якщо учні також приведуть якісь приклади, які стосуються енергозбереження, після розгляду всіх ситуації, які представлені в практичному блоці.

Ситуація №1

В одному п’ятиповерховому будинку шість під’їздів на кожному поверсі та на вулиці при вході у під’їзд встановлене освітлення (лампи накалювання 60Вт). Мешканці чомусь не переймаються про економію електроенергії та забувають вимкнути освітлення після 00:00 і освітлення працює до 05:00 даремно (рис.1). 

  1. Враховуючи зараз, що ціна за електроенергію становить 4,32 грн/кВт∙год, які зайві витрати на мешканців цього будинку накладаються (день/місяць/рік)?
Рис.1 Джерело

Звичайно можна зібрати всіх мешканців будинку та обговорити питання економії споживання електроенергії. Проте точно будуть ті, хто проти, ті хто можуть боятися пересуватися по темному під’їзду, ті для кого зручність вище ніж енергозбереження. На спільному голосуванні було вирішено замінити усі лампочки на LED лампи з потужністю 8 Вт і тим самим перейти від енергозбереження (вимкненню освітлення) до енергоефективності. 

  1. Зробіть прорахунки яка економія коштів на рік буде при використанні таких економічних ламп.
  2. Запропонуйте ще якісь способи, які можна використати для підвищення енергоефективності будинку (саме освітлення).

Ситуація №2

Прання в середньостатистичній сім’ї відбувається 4 рази на тиждень. Але донька полюбляє прати в машинці лише декілька речей за раз використовуючи той самий режим прання відповідно збільшує кількість прання до 6 на тиждень (споживання електроенергії за одне прання становить 1,2 кВт год, а споживання води 45 л) (рис.2).

Рис.2 Джерело
  1. Розрахуй споживання електроенергії та води на рік для кожного з випадків. Заповніть табл.1

Табл.1

Показник4 прання/тиждень6 прань/тиждень
Споживання води на рік
Вартість води на рік
Вартість електроенергії на рік
Загальні витрати на прання/рік
  1. Чи має значення, при якій температурі прати речі з точки зору енергоспоживання? 
  2. Як підвищити енергоефективність прання не змінюючи пральну машину?
  3. Які ще побутові звички впливають на енерговитрати сім’ї?
  4. Чому енергоефективність побутової техніки — це не лише про економію грошей, а й про відповідальність перед довкіллям?
  5. Як енергоощадні звички однієї родини можуть впливати на економіку або екологію міста?

Ситуація №3

Холодильник — це електроприлад, який зберігає продукти при низькій температурі. Він не створює холод, а відводить тепло з внутрішньої камери назовні за допомогою холодоагенту. Завдяки цьому всередині підтримується температура приблизно +4 °C, що уповільнює псування їжі. А в морозильній камері до -20 °C (рис.3).

Рис.3 Джерело

Дай відповіді на наступні питання

  1. Чи впливає місце розташування холодильника в будинку чи квартирі на інтенсивність його роботи та енергозбереження?
    Де не можна розміщати холодильник і чому?
  2. Чому не можна класти гарячі страви в холодильник?
  3. Навіщо регулярно розморожувати морозильну камеру, якщо немає системи No Frost?
    Як це впливає на енергоефективність?
  4. Чому потрібно змінювати температуру в морозильній камері в різні пори року?

Ситуація №4

Світлофори вночі часто працюють у режимі миготливого жовтого сигналу.
У нічний час трафік значно слабший, і повноцінне регулювання (червоний/зелений) стає необов’язковим. Це дозволяє покращити пропускну здатність вулиць без затримок на “порожніх” перехрестях. Також це економія ресурсів. Перехід у режим миготливого жовтого світла дозволяє зменшити споживання електроенергії та знос обладнання (рис.4).

Рис.4 Джерело

У стандартному режимі світлофор змінює три сигнали (зелений, жовтий, червоний), і це потребує постійного електроживлення для трьох ламп або LED-елементів. У нічному режимі працює лише один – жовтий миготливий, причому не постійно, а з перервами (приблизно 1–2 миготіння за секунду).
Середнє споживання електроенергії світлофором у звичайному режимі за одну ніч складає 0,07 кВт·год (за 7 годин нічного часу), в той час, якщо мерехтить жовтий, то споживає 0,035 кВт·год (за 7 годин нічного часу).

  1. Яка економія коштів у місті в рік, якщо кількість світлофорів складає 500 шт?
  2. Запропонуй декілька способів енергозбереження в інфраструктурі міста.

Попрактикуймо самостійно:

Тривалість: до 10 хв.

Дане завдання містить математичні та економічні аспекти, що позитивно вплине на розвиток учнів. Завдання можна виконати як індивідуально так і в парах.

Уявіть, що у вашій родині 3 особи. Кожен щодня приймає або ванну, або душ.
– Щоб прийняти ванну, потрібно 100 літрів води, на це витрачається 3 кВт·год електроенергії.
– Щоб прийняти душ, достатньо 40 літрів води, витрачається 1,2 кВт·год електроенергії.
Вартість ресурсів:
– 1 кВт·год електроенергії — 4,32 грн
– 1 м³ води (1000 л) — 37,2 грн

Рівень А
1. Скільки літрів води використає одна людина за 30 днів, якщо щодня прийматиме ванну?
А якщо душ?
2. Скільки води використає родина з 3 осіб за місяць у кожному варіанті?
3. Скільки це буде у кубічних метрах (м³)?

Рівень В
1. Скільки електроенергії використає родина з 3 осіб за місяць для нагріву води (ванна/душ)?
2. Яка буде вартість електроенергії для кожного варіанту за місяць?
3. Яка буде вартість води за місяць у кожному випадку?
4. Яка загальна вартість (вода + електроенергія) для ванни і душу за місяць?

Рівень С 
1. Проведіть аналогічні розрахунки на рік (12 місяців).
2. Визначте економію води (в м³), електроенергії (в кВт·год) і грошей (в грн), якщо родина замінить ванну на душ.
3. Сформулюйте висновки: що зручно, що вигідно, як пояснити це родині.


Рефлексія:

Тривалість: до 3 хв.

Уяви, що ти хочеш переконати однокласників або батьків економити енергію.
Що ти їм скажеш? (запропонуй короткий слоган)


У вільний від відпочинку час:

Відео

Урок №125. Енергоефективність та енергозбереження. Частина 1.


Очікувані результати навчання:

Мета уроку: сприяти формуванню в учнів екологічної, природничої та математичної компетентностей через дослідження впливу побутових звичок на споживання енергії та ресурсів; формувати вміння аналізувати, обчислювати, аргументувати особисті дії щодо енергозбереження; виховувати свідоме ставлення до ресурсів, сприяти розвитку критичного мислення та відповідального вибору.

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

  • 12. Відповідальне споживання
  • 13. Боротьба зі зміною клімату

Ключові слова:  шкала електромагнітних хвиль, частота електромагнітної хвилі, довжина електромагнітної хвилі, енергія електромагнітної хвилі, ультрафіолетове випромінювання (УФ-А, УФ-В, УФ-С), інтенсивність ультрафіолетового випромінювання.

План уроку:
  • 1. Мотивація
  • 2. Теоретичний блок (енергозбереження та енергоефективність)
  • 3. Практичний блок
  • 4. Попрактикуй самостійно
  • 5. Рефлексія
Очікувані результати для учнівства:
  • розрізняє поняття енергозбереження та енергоефективність, наводить приклади до кожного з них.
  • розуміє важливість енергозбереження для довкілля, економіки та особистого бюджету.
  • пояснює як побутові звички впливають на споживання електроенергії та води.
  • встановлює зв’язки між власною поведінкою та можливістю збереження ресурсів.
  • наводить приклади простих дій з енергозбереження вдома, у школі та громаді.
  • аналізує приклади марного використання енергії в побуті та пропонує шляхи їх усунення.

1. Мотивація:
  1. Який побутовий прилад у твоїй родині “з’їдає” найбільше електроенергії?
    Чи можеш ти щось із цим зробити?
  2. Які твої три особисті звички прямо впливають на споживання енергії?

Посилання на відео джерела:

Відео

Відео

Відео


2. Теоретичний блок (енергозбереження та енергоефективність)

Використання енергетичних ресурсів і енергозберігаючі технології ось уже кілька десятиліть залишаються надзвичайно актуальними. І це не просто данина моді, а дійсно вимога часу, особливо важлива на тлі постійного зростання вартості енергоресурсів та масованих терористичних атак на об’єкти енергетичної інфраструктури нашої країни.

Перше, що спадає на думку при слові «енергозбереження» це обмеження споживання енергетичних ресурсів. І це так і є, енергозбереження — це сукупність дій, спрямованих на зменшення споживання енергії шляхом усвідомленого обмеження її використання, зміни звичок або відмови від непотрібного використання енергії. Але крім поняття «енергозбереження» існує також інше поняття – «енергоефективність». Остання, на відміну від енергозбереження, фокусується не на економії енергоспоживання, а на його оптимальному використанні.
Енергоефективність – це раціональне споживання усіх енергетичних ресурсів спрямоване на зменшення їх використання і при цьому забезпечення домогосподарств та технологічних процесів тією ж кількістю енергії і таким же рівнем комфорту.

Інакше кажучи, енергоефективність – це розсудливе та доцільне використання енергетичних запасів (природного газу, річкової і морської води, вітру, нафти, вугілля, тощо), не відмовляючи собі в звичних зручностях, таких як тепло, освітлення чи приготування їжі. І водночас, це спосіб зменшити викиди шкідливих парникових газів за рахунок скорочення виробництва енергії. Адже менше виробництво енергії означає менше забруднення та менше руйнування природного середовища.

Підвищення енергоефективності та раціональне використання наявних енергетичних ресурсів – це також реальне джерело заощаджень. Адже чим менше енергії ми витрачаємо, тим меншу суму сплачуємо.


3. Практичний блок:
Ситуація №1

В одному п’ятиповерховому будинку шість під’їздів на кожному поверсі та на вулиці при вході у під’їзд встановлене освітлення (лампи накалювання 60Вт). Мешканці чомусь не переймаються про економію електроенергії та забувають вимкнути освітлення після 00:00 і освітлення працює до 05:00 даремно (рис.1). 

  1. Враховуючи зараз, що ціна за електроенергію становить 4,32 грн/кВт∙год, які зайві витрати на мешканців цього будинку накладаються (день/місяць/рік)?
Рис.1 Джерело

Звичайно можна зібрати всіх мешканців будинку та обговорити питання економії споживання електроенергії. Проте точно будуть ті, хто проти, ті хто можуть боятися пересуватися по темному під’їзду, ті для кого зручність вище ніж енергозбереження. На спільному голосуванні було вирішено замінити усі лампочки на LED лампи з потужністю 8 Вт і тим самим перейти від енергозбереження (вимкненню освітлення) до енергоефективності. 

  1. Зробіть прорахунки яка економія коштів на рік буде при використанні таких економічних ламп.
  2. Запропонуйте ще якісь способи, які можна використати для підвищення енергоефективності будинку (саме освітлення).

Ситуація №2

Прання в середньостатистичній сім’ї відбувається 4 рази на тиждень. Але донька полюбляє прати в машинці лише декілька речей за раз використовуючи той самий режим прання відповідно збільшує кількість прання до 6 на тиждень (споживання електроенергії за одне прання становить 1,2 кВт год, а споживання води 45 л) (рис.2).

Рис.2 Джерело
  1. Розрахуй споживання електроенергії та води на рік для кожного з випадків. Заповніть табл.1

Табл.1

Показник4 прання/тиждень6 прань/тиждень
Споживання води на рік
Вартість води на рік
Вартість електроенергії на рік
Загальні витрати на прання/рік
  1. Чи має значення, при якій температурі прати речі з точки зору енергоспоживання? 
  2. Як підвищити енергоефективність прання не змінюючи пральну машину?
  3. Які ще побутові звички впливають на енерговитрати сім’ї?
  4. Чому енергоефективність побутової техніки — це не лише про економію грошей, а й про відповідальність перед довкіллям?
  5. Як енергоощадні звички однієї родини можуть впливати на економіку або екологію міста?

Ситуація №3

Холодильник — це електроприлад, який зберігає продукти при низькій температурі. Він не створює холод, а відводить тепло з внутрішньої камери назовні за допомогою холодоагенту. Завдяки цьому всередині підтримується температура приблизно +4 °C, що уповільнює псування їжі. А в морозильній камері до -20 °C (рис.3).

Рис.3 Джерело

Дай відповіді на наступні питання

  1. Чи впливає місце розташування холодильника в будинку чи квартирі на інтенсивність його роботи та енергозбереження?
    Де не можна розміщати холодильник і чому?
  2. Чому не можна класти гарячі страви в холодильник?
  3. Навіщо регулярно розморожувати морозильну камеру, якщо немає системи No Frost?
    Як це впливає на енергоефективність?
  4. Чому потрібно змінювати температуру в морозильній камері в різні пори року?

Ситуація №4

Світлофори вночі часто працюють у режимі миготливого жовтого сигналу.
У нічний час трафік значно слабший, і повноцінне регулювання (червоний/зелений) стає необов’язковим. Це дозволяє покращити пропускну здатність вулиць без затримок на “порожніх” перехрестях. Також це економія ресурсів. Перехід у режим миготливого жовтого світла дозволяє зменшити споживання електроенергії та знос обладнання (рис.4).

Рис.4 Джерело

У стандартному режимі світлофор змінює три сигнали (зелений, жовтий, червоний), і це потребує постійного електроживлення для трьох ламп або LED-елементів. У нічному режимі працює лише один – жовтий миготливий, причому не постійно, а з перервами (приблизно 1–2 миготіння за секунду).
Середнє споживання електроенергії світлофором у звичайному режимі за одну ніч складає 0,07 кВт·год (за 7 годин нічного часу), в той час, якщо мерехтить жовтий, то споживає 0,035 кВт·год (за 7 годин нічного часу).

  1. Яка економія коштів у місті в рік, якщо кількість світлофорів складає 500 шт?
  2. Запропонуй декілька способів енергозбереження в інфраструктурі міста.

Попрактикуймо самостійно:

Уявіть, що у вашій родині 3 особи. Кожен щодня приймає або ванну, або душ.
– Щоб прийняти ванну, потрібно 100 літрів води, на це витрачається 3 кВт·год електроенергії.
– Щоб прийняти душ, достатньо 40 літрів води, витрачається 1,2 кВт·год електроенергії.
Вартість ресурсів:
– 1 кВт·год електроенергії — 4,32 грн
– 1 м³ води (1000 л) — 37,2 грн

Рівень А
1. Скільки літрів води використає одна людина за 30 днів, якщо щодня прийматиме ванну?
А якщо душ?
2. Скільки води використає родина з 3 осіб за місяць у кожному варіанті?
3. Скільки це буде у кубічних метрах (м³)?

Рівень В
1. Скільки електроенергії використає родина з 3 осіб за місяць для нагріву води (ванна/душ)?
2. Яка буде вартість електроенергії для кожного варіанту за місяць?
3. Яка буде вартість води за місяць у кожному випадку?
4. Яка загальна вартість (вода + електроенергія) для ванни і душу за місяць?

Рівень С 
1. Проведіть аналогічні розрахунки на рік (12 місяців).
2. Визначте економію води (в м³), електроенергії (в кВт·год) і грошей (в грн), якщо родина замінить ванну на душ.
3. Сформулюйте висновки: що зручно, що вигідно, як пояснити це родині.


Рефлексія:

Уяви, що ти хочеш переконати однокласників або батьків економити енергію.
Що ти їм скажеш? (запропонуй короткий слоган)


У вільний від відпочинку час:

Відео

Ділись та обговорюй важливе

Обкладинка коментарів до матеріалу